حل تبديل الطاقة الشمسية عبر شبكة إيثرنت (PoE) خارج الشبكة لمراقبة الدوائر التلفزيونية المغلقة في الهواء الطلق على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع

مقدمة

كان نشر معدات الشبكة في بيئات نائية في الهواء الطلق تحديًا دائمًا بسبب عدم وجود بنية تحتية موثوقة للطاقة.

أنظمة المراقبة التقليدية المثبتة في الطرق السريعة والمزارع والغابات ومواقع البناء ومناطق التعدينومواقع أمن الحدود غالباً ما تتطلب تركيبات مكلفة لشبكة الكهرباء أو صيانة متكررة لأنظمة الطاقة المستقلة.

لمواجهة هذه التحديات، طورت OLYCOMIM-FP244S-GM المدارة الصناعية للطاقة الشمسية PoE Switch، وهو حل متكامل للشبكات يجمع بين مفتاح PoE المدار بـ Gigabit ، ومراقب شحن الطاقة الشمسية MPPT ، وإدارة البطارية في جهاز صناعي واحد مضغوط.

يتيح المفتاح للكاميرات IP والجسور اللاسلكية ونقاط الوصول والأجهزة الأخرى التي تعمل بالطاقة الشمسية العمل باستمرار باستخدام الطاقة الشمسية ، مما يجعلها مثالية للتنفيذ خارج الشبكة.ويدعم جهاز تحكم شحن MPPT المدمج الاتصال المباشر بالألواح الضوئية وأنظمة البطارية، توفير عملية موثوقة على مدار الساعة مع الحد من الاعتماد على البنية التحتية للطاقة التقليدية.

تظهر هذه الدراسة الحالة كيف يمكن لنظام مراقبة يعمل بالطاقة الشمسية توفير اتصالات شبكة دون انقطاع خلال كل من التشغيل النهاري والليلي.

تحديات العملاء

كان أحد العملاء يخطط لنشر عدة كاميرات IP في الهواء الطلق ومكبر صوت إنذار في موقع مراقبة عن بعد حيث لم يكن التيار التجاري متبادل.

المشروع يتطلب:

• تشغيل مستمر على مدار الساعة
• الطاقة المزودة بالكامل بالطاقة الشمسية
• اتصال شبكة جيجابيت مستقرة
• إدارة الأجهزة عن بعد
• دعم أجهزة PoE متعددة
• التشغيل الموثوق به في ظل الظروف الخارجية القاسية
• الحد الأدنى للصيانة بعد التثبيت

إن تركيب خطوط الكهرباء التقليدية سيزيد بشكل كبير من تكاليف المشروع ووقت البناء.

لذلك، كان العميل بحاجة إلى حل كامل لشبكات المراقبة خارج الشبكة يعمل بالكامل على الطاقة المتجددة.

لمحة عامة عن الحل

تم بناء الحل حول OLYCOM IM-FP244S-GM Managed DINمفتاح PoE الشمسي.

على عكس المفاتيح الصناعية التقليدية التي تتطلب وحدة تحكم شمسية خارجية، شاحن البطارية، ونظام الطاقة المتواصلة،هذا الجهاز يدمج جميع وظائف إدارة الطاقة الأساسية في منصة صناعية واحدة.

الحل يتضمن:

• لوحة شمسية
• مفتاح PoE الصناعي للطاقة الشمسية
• جهاز تحكم الشحن الشمسي MPPT
• نظام بطارية 12V أو 24V
• كاميرات IP
• مكبر صوت الإنذار الخارجي
• الألياف أو Gigabit صعودي إلى مركز المراقبة

التصميم المتكامل يسهل بشكل كبير النشر مع تحسين موثوقية النظام بشكل عام.

مبدأ عمل النظام

نظام الطاقة الشمسية يتحول تلقائيًا بين وضع الشحن وطاقة البطارية وفقًا لظروف البيئة.

التشغيل في النهار: الشحن الشمسي

خلال ساعات النهار، تقوم اللوحة الضوئية بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

جهاز تحكم MPPT المدمج يتتبع باستمرار نقطة الطاقة القصوى لللوحة الشمسية،تحسين كفاءة الشحن وضمان حصول البطارية على أعلى تيار شحن ممكن.

في الوقت نفسه، تعمل الطاقة المولدة على أجهزة PoE المتصلة، بما في ذلك كاميرات IP والجسور اللاسلكية ونقاط الوصول ومكبرات الصوت الإنذارية.

أي طاقة زائدة يتم تخزينها في البطارية للعمل ليلا.

هذه الإدارة الذكية للطاقة تسمح لنظام المراقبة بالعمل بشكل مستمر دون انقطاع الاتصالات بالشبكة.

التشغيل الليلي: تفريغ البطارية

بعد غروب الشمس، لا تنتج الألواح الشمسية الكهرباء بعد الآن.

النظام يتحول تلقائيًا إلى طاقة البطارية دون الحاجة إلى تدخل يدوي.

تستمر طاقة البطارية المخزنة في توفير الطاقة إلى مفتاح PoE الصناعي ، والذي يحافظ على التشغيل دون انقطاع لجميع أجهزة الشبكة المتصلة.

لأن انتقال الطاقة تلقائي بالكامل، تبقى كاميرات IP على الإنترنت طوال الليل، مما يضمن تسجيل الفيديو المستمر والمراقبة عن بعد.

هذه آلية التبديل السلسة تضمن المراقبة الحقيقية على مدار 24 ساعة حتى في بيئات خارج الشبكة بالكامل.

لماذا يُحدث MPPT فرقاً

واحدة من التقنيات الرئيسية وراء هذا الحل هي جهاز تحكم الشحن الشمسي المتكامل MPPT (تتبع أقصى نقطة الطاقة).

بالمقارنة مع أنظمة شحن PWM التقليدية،MPPT يضبط باستمرار فولتاج العمل والتيار من لوحة الطاقة الشمسية لاستخراج أقصى قدر من الطاقة المتاحة في ظل ظروف ضوء الشمس المتغيرة.

هذا يؤدي إلى:

• كفاءة شحن أعلى
• شحن أسرع للبطارية
• أداء أفضل أثناء الطقس الغائم
• تحسين عمر البطارية
• إمدادات طاقة أكثر استقراراً لمعدات الشبكات الخارجية

يوفر جهاز التحكم كفاءة شحن تصل إلى 98٪ ، يدعم مدخلات الألواح الشمسية تصل إلى 1200 واط ، ويمكن أن تعمل مع كل من أنظمة 12 فولت و 24 فولت الضوئية.كما أنها تدعم التعرف التلقائي على فولتاج البطارية، حماية بطارية متكاملة، وملفات تعريف بطارية متعددة.

تكوين الأجهزة

يجمع IM-FP244S-GM بين شبكات وإدارة الطاقة في منصة صناعية واحدة.

وتشمل الخصائص الرئيسية:

• 4 × منافذ Gigabit PoE Ethernet
• 2 × منفذات الاتصال العلوي بالألياف SFP جيجابيت
• دعم IEEE 802.3af/at/bt PoE
• أقصى طاقة إنتاج 90 واط على الميناء 1
• إجمالي ميزانية PoE من 120W
• جهاز تحكم متكامل لشحن الطاقة الشمسية MPPT
• دعم بطاريات الحمض الرصاصي والليثيوم
• سعة البطارية تصل إلى 500Ah
• وظائف التبديل المدارة الطبقة 2
• PoE Watchdog لاسترداد الجهاز التلقائي
• حماية 6KV
• درجة حرارة العمل الصناعية من -20 درجة مئوية إلى +65 درجة مئوية.

ولأن الشبكة والشحن الشمسي متكاملان في جهاز واحد، فإن المثبتين يحتاجون إلى عدد أقل من المكونات، مما يقلل من تعقيد الأسلاك ويحسن من الموثوقية على المدى الطويل.

سيناريوهات التطبيق

ويتميز جهاز التبديل الشمسي بمجموعة واسعة من مشاريع الشبكات الخارجية، بما في ذلك:

• مراقبة كاميرات مراقبة مشغلة بالطاقة الشمسية
• أنظمة مراقبة الطرق السريعة
• النقل الذكي
• منع حرائق الغابات
• أمن الحدود
• خطوط أنابيب النفط والغاز
• المزارع الشمسية
• مراقبة الزراعة
• مراقبة الصيد
• أمن الخزانات والسدود
• مواقع البناء
• عمليات التعدين
• تركيبات الجسر اللاسلكي
• البنية التحتية للمدن الذكية
• محطات مراقبة البيئة

في كل مكان لا تتوفر فيه الكهرباء التجارية أو يصعب تثبيتها، يوفر نظام الشبكة الذي يعمل بالطاقة الشمسية بديلاً فعالاً.

فوائد الحل

بالمقارنة مع حلول الشبكات الخارجية التقليدية ، توفر هذه الهندسة المعمارية المتكاملة التي تعمل بالطاقة الشمسية العديد من المزايا الهامة.

أولاً، فإنه يلغي الحاجة إلى طاقة متغيرة خارجية، مما يجعل من الممكن النشر في مواقع نائية تماماً.

ثانياً، دمج وحدة تحكم MPPT وإدارة البطارية ومفتاح PoE الصناعي في جهاز واحد يقلل من تعقيد التثبيت ويقلل من تكاليف الصيانة.

ثالثاً، الإدارة الذكية للبطارية تحمي نظام تخزين الطاقة مع زيادة عمر البطارية إلى أقصى حد.

رابعاً، تسمح ميزات الشبكات المدارة بالمراقبة عن بعد وتكوين شبكة VLAN وإدارة حركة المرور والانتعاش التلقائي لأجهزة PoE المتصلة من خلال وظيفة PoE Watchdog المدمجة.

وأخيراً، يضمن النظام تشغيل مستمر على مدار الساعة والعشرين من خلال التبديل تلقائيًا بين الشحن الشمسي خلال النهار وتفريغ البطارية في الليل.ضمان توفير الطاقة دون انقطاع لمعدات المراقبة.

الاستنتاج

يوضح هذا المشروع كيف أن OLYCOM IM-FP244S-GM Managed Industrial Solar PoE Switch يوفر حلًا شاملًا للشبكات الخارجية التي تعمل بالطاقة الشمسية لتطبيقات المراقبة عن بعد.

من خلال دمج مفتاح PoE المدار بـ Gigabit و MPPT و نظام إدارة البطارية في جهاز صناعي واحدالحل يتيح التشغيل الموثوق به خارج الشبكة لكاميرات IP، الجسور اللاسلكية، الإضاءة LED، وغيرها من المعدات التي تعمل على PoE.

التحول التلقائي بين شحن الطاقة الشمسية في النهار وتفريغ البطارية في الليل يضمن التشغيل دون انقطاع على مدار الساعة ،بينما إدارة البطارية الذكية وتكنولوجيا MPPT عالية الكفاءة تعظيم استغلال الطاقة وتقليل متطلبات الصيانة.

للمنظمات التي تخطط لأنظمة مراقبة على الطاقة الشمسية، أو تركيبات كاميرات IP خارج الشبكة، أو مشاريع الشبكات الصناعية البعيدة، هذا الحل يوفر حلًا موثوقًا وقابل للتوسع،ومنصة كفاءة في استخدام الطاقة تجمع بين الشبكاتإدارة الطاقة والطاقة المتجددة في نظام متكامل واحد.